石墨烯在锂离子电池中的应用课件.ppt

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1、石墨烯在锂离子电池中的应用2021/9/19学生姓名贾凯洋指导教师杨贵进物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩西北师范大学物理与电子工程学院2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩目录选题背景石墨烯的制备和性质石墨烯在锂离子电池中的应用石墨烯在锂离子电池中应用的总结及前景展望物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩选题背景2021/9/192021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩图1锂离子电池工作原理示意图锂离子电池工作原理2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩…锂离子电

2、池的应用2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯的制备和性质图2电子显微镜下观测的石墨烯片（a）；石墨烯结构示意图（b）2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯的制备微机械剥离法利用氧等离子束对高取向热解石墨表面进行刻蚀，然后将其压在氧化硅/硅衬底上，用透明胶带反复胶粘撕裂剥离，将衬底用丙酮超声，就得到了单层的石墨烯。2.氧化石墨还原法将天然鳞片石墨用无极强氧化性酸处理后，再以强氧化剂如KMnO4、KClO4等对其氧化，将得到的氧化石墨在溶液中超声剥离，即可形成稳定的石

3、墨烯氧化物的分散液，然后将其还原即可制得石墨烯。3.化学气象沉积法将基底置于可分解的碳源气体中，在N2或Ar/H2保护下，通过高温退火使碳原子沉积在基底上形成石墨烯，再通过化学腐蚀移除基底就得到石墨烯。4.外延生长法通过加热6H-SiC晶体，在（001）单晶面上生长出石墨烯片层。2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯的性质理论比表面积高达2600m2/gVS活性炭800～1000m2/g实测弹性模量为1060GPa导热系数高达5300W/（m·K）VS铜400W/mK良好的结晶性电子迁移

4、率超过15000cm2/（V·s）VS硅1400cm2/（V·s）半整数的量子霍尔效应永不消失的电导率电阻率约10-6Ω·cm透光率高达98%力学热学电学光学2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能图3天然石墨(a)和石墨烯(b)电极前3次充放电曲线图4.天然石墨(a)和石墨烯(b)电极循环伏安曲线图5.天然石墨(a)和石墨烯(b)电极的循环性能曲线2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩氮掺杂石墨烯作为锂离子电池负极材料图6氮掺杂石墨烯的S

5、EM图(a)和TEM图(b)图7氮掺杂石墨烯电极前3次充放电曲线图8天然石墨(a)、石墨烯(b)和氮掺杂石墨烯(c)电极循环性能曲线图9氮掺杂石墨烯电极倍率性能2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯做锂离子电池负极材料的问题制备过程石墨烯片层极易堆积石墨烯首次充放电库伦效率低石墨烯循环性能差石墨烯的其他问题2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯/锰氧化物复合材料图10.锰氧化物/石墨烯复合电极的循环伏安曲线[3]MnOX+2xLi++2xe-Mn+xLi2O2C+L

6、i++e-LiC2[3]高云雷,赵东林沈,曾民．锰氧化物/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极的研究．功能材料,2012,11(43):1446-1448．图11锰氧化物/石墨烯复合电极前3次充放电曲线[3]图12锰氧化物/石墨烯复合电极循环性能和倍率性能曲线[3]2021/9/19物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩石墨烯在锂离子电池正极材料中的应用正极材料复合方法氧化石墨制备方法及还原剂粒径/nm石墨烯含量/%LiFePO4共沉淀法+热处理改进的Hummers法/水合肼约1001.5水热法+热处理改进的Hum

7、mers法/H2-8喷雾干燥+热处理改进的Hummers法/热还原2~5μm9Li3V2(PO4)3溶胶-凝胶法改进的Hummers法/抗坏血酸2801.14LiMn1-xFexPO4水解+溶剂热法改进的Hummers法/抗坏血酸长50~100；直径20~30约20LiMn2O4自组装改进的Hummers法/水合肼约76微波辅助水热法改进的Hummers法/水合肼10~4027LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2微乳液法+球磨改进的Hummers法/超声分离70~11010Li[Co0.1Ni0.15Li0

8、.2Mn0.55]O2固相法-直径170~1800.5V2O5•nH2O水热法改进的Hummers法/NaBH4宽度约10017．8V2O5纳米线水热法声波降解法+热膨胀-3．89V2O5微球溶剂热法改进的Hummers法/超声分离200~80046表1.石墨烯改性正极材料的简要制备方法物理与电子工程学院本科生毕业论文答辩2021/9/19石墨烯在锂离子电池中应用的总结首次库仑效率低充放电平台较高提